無底柱分段菱形礦房嗣后充填采礦法
【專利摘要】本發(fā)明涉及采礦【技術領域】，具體的說是一種無底柱分段菱形礦房嗣后充填采礦法，適合礦體節(jié)理裂隙發(fā)育，似層狀結(jié)構，礦體水平厚度為20-25m，傾角為35-40°的緩傾斜、傾斜金屬和非金屬礦體。目前，復雜環(huán)境緩傾斜、傾斜礦體的開采存在著效率、安全、成本、貧化和損失之間的矛盾。本發(fā)明的礦塊之間留設有寬的8-12m間柱，保證礦房之間有礦柱支撐；回采單元為菱形塊體，回采后空區(qū)頂板形狀近似拱形狀，利用了拱形巷道受力結(jié)構好的特點；利用無底柱分段崩落法的出礦結(jié)構，實現(xiàn)了分段空場采礦，嗣后充填空區(qū)，既有崩落法的采礦高效率，又具有充填法的安全性。開采環(huán)境安全，采空區(qū)利用充填法處理，提高了礦石回采率，降低礦石貧化率。
【專利說明】無底柱分段菱形礦房嗣后充填采礦法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬、非金屬礦的開采【技術領域】，具體的說是一種無底柱分段菱形礦房嗣后充填米礦法。
【背景技術】
[0002]傳統(tǒng)采礦方法尤其是開采礦體上覆高承壓含水層，且含水源補給充足，礦床疏干影響周邊村民灌溉和飲用水，容易引起社會和環(huán)境問題；地表為耕地、道路，不允許塌落，需嚴格保護地表，類似于“三下”開采時問題更多，無法實現(xiàn)該類礦體的安全高效連續(xù)低成本開采。不少礦山只能采用分段鑿巖階段出礦嗣后充填采礦法或者房柱法以及房柱充填采礦法開采。但分段鑿巖階段出礦嗣后充填采礦法也存在礦體下盤損失和貧化的問題，同時還存在頂板暴露面積大，采充循環(huán)時間長，回采礦房頂板容易抽冒，安全風險高等問題；房柱法采空區(qū)采用礦柱支撐，后期容易導致頂板冒落，地壓顯現(xiàn)后加大其他礦房的開采難度；房柱充填采礦法存在回采率低等問題。因此，復雜環(huán)境緩傾斜礦體和傾斜厚礦體的開采存在著效率、安全、成本、貧化和損失之間的對立統(tǒng)一矛盾。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的是提供一種無底柱分段菱形礦房嗣后充填采礦法，適用于礦體上覆高承壓含水層，礦巖穩(wěn)固性差，具有明顯似層狀結(jié)構，致礦體、夾石及頂?shù)装鍑鷰r力學強度有明顯的差異性的礦體，并且礦體水平厚度為20-25m，走向長，傾角為35-40°的傾斜金屬和非金屬礦體的開采。本發(fā)明為了克服上述缺陷，提供一種開采環(huán)境安全可靠、地表不塌陷、防止上覆高承壓水潰入井下，同時能高效率，低成本的把礦石回采出來，礦石損失和貧化得到有效改善。
[0004]本發(fā)明的技術方案是:礦塊沿走向布置，長60m，寬為礦體水平厚度，中段高度為45m，分段高為10-16m，每個礦塊劃分為兩個礦房和一個間柱，礦房長20-30m，中間間柱寬8-12m，在間柱內(nèi)從第三分段往上部充填加固中段布置了起通風、充填、泄水作用的充填回風天井和2個充填聯(lián)絡道，充填聯(lián)絡道掌頭超過礦房邊界2m，爆破時和礦房貫通，形成回風、充填通道；每個礦房內(nèi)按分段自下而上沿礦體傾斜方向布置菱形充填法礦房回采單元，分為三個回采單元，下部兩個回采單元為菱形塊體，高24m，長25m，寬為20m，上部回采單元為三角形塊體，高為12m ;在礦房回采之前從上部加固中段礦體下盤沿礦體走向布置加固巷，從加固巷內(nèi)垂直礦體傾斜方向沿礦房全長向上布置施工護頂長錨索，排距為3m，(提高頂板的穩(wěn)定性，防止下部礦房采礦后頂板受擾動形成塌落現(xiàn)象，)同時在充填加固中段提前施工上盤充填聯(lián)絡道和CTl充填管路聯(lián)絡道，作為礦房回采后的充填通道；礦房從下往上回采，共分三部分回采，下部采充完畢后，待充填體養(yǎng)護至一定強度后，方可回采上面部分；回采后空區(qū)頂板形狀近似拱形狀，(利用了拱形巷道受力結(jié)構好的特點)；底部結(jié)構布置在菱形礦房的底部；設計兩個分段鑿巖、爆破，上部分段少量出礦，下部分段集中出礦，底部鑿巖巷利用切割井切割拉槽爆破，從礦房一段逐步向另一端爆破，V型塹溝出礦，作為受礦巷；爆破時利用分段毫秒延時起爆，同時在各條進路眉線口提前加固支護，(減小爆破振動對眉線的破壞);每個礦房布置4條出礦進路和一條鑿巖巷，形成裝礦底部結(jié)構，回采出礦時鑿巖巷聯(lián)合出口進路五點出礦；礦房內(nèi)殘留礦石，利用遙控鏟運機出凈；礦房出礦結(jié)束后，進行尾砂膠結(jié)充填；進入下一采充循環(huán)。
[0005]進一步，所述的鑿巖采用中深孔施工，炮孔排距1.4-1.5m，孔底距2.2-2.4m，炸藥單耗控制在0.5千克/噸左右；塹溝采用上向扇形中深孔依次形成。
[0006]本發(fā)明的有益效果是由于礦房之間有8-12m的間柱，保證了礦房 之間有礦柱支撐，確保了試驗采場的安全。底部結(jié)構布置在菱形礦 房的底部，為了提高鑿巖的效率和精度，同時提高裝藥質(zhì)量以及降
低裝藥的難度，設計兩個分段鑿巖、爆破，上部分段少量出礦，下部分段集中出礦，底部鑿巖巷利用切割井切割拉槽爆破，從礦房一段逐步向另一端爆破，V型塹溝出礦，作為受礦巷，爆破時利用分段毫秒延時起爆，同時在各條進路眉線口提前進行了加固支護，減小爆破振動對眉線的破壞，有利于鏟車安全進入V型塹溝大量出礦，每個礦房布置4條出礦進路和一條鑿巖巷，形成裝礦底部結(jié)構，回采出礦時鑿巖巷聯(lián)合出口進路利用電動鏟運機集中出礦，大大的提高了回采率。本發(fā)明的采礦方法達到了安全高效開采、保護上覆高承壓含水層、控制地表下沉和塌陷的目的，獲得了較大的經(jīng)濟效益和社會效益。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]圖1是本發(fā)明米礦工藝流程不意圖；
圖2是沿圖1中I1-1I線剖視圖；
圖3是沿圖1中II1-1II線剖視圖。
[0008]圖中:
【權利要求】
1. 一種無底柱分段菱形礦房嗣后充填采礦法，適用于礦體上覆高承壓含水層，礦巖穩(wěn)固性差，具有明顯似層狀結(jié)構，致礦體、夾石及頂?shù)装鍑鷰r力學強度有明顯的差異性的礦體，并且礦體水平厚度為20-25m，走向長，傾角為35-40°的傾斜金屬和非金屬礦體的開采；其特征在于礦塊沿走向布置，長60m，寬為礦體水平厚度，中段高度為45m，分段高為10-16m，每個礦塊劃分為兩個礦房和一個間柱，礦房長20-30m，中間間柱寬8_12m，在間柱內(nèi)從第三分段往上部充填加固中段布置了起通風、充填、泄水作用的充填回風天井(11)和2個充填聯(lián)絡道(7)，充填聯(lián)絡道掌頭超過礦房邊界2m，爆破時和礦房貫通，形成回風、充填通道；每個礦房內(nèi)按分段自下而上沿礦體傾斜方向布置菱形充填法礦房回采單元，分為三個回采單元，下部兩個回采單元為菱形塊體，高24m，長25m，寬為20m，上部回采單元為三角形塊體，高為12m ;在礦房回采之前從上部加固中段礦體下盤沿礦體走向布置加固巷(15)，從加固巷內(nèi)垂直礦體傾斜方向沿礦房全長向上布置施工護頂長錨索(14)，排距為3m，同時在充填加固中段提前施工上盤充填聯(lián)絡道和CTl充填管路聯(lián)絡道，作為礦房回采后的充填通道；礦房從下往上回采，共分三部分回采，下部采充完畢后，待充填體養(yǎng)護至一定強度后，方可回采上面部分；回采后空區(qū)頂板形狀近似拱形狀；底部結(jié)構布置在菱形礦房的底部；設計兩個分段鑿巖、爆破，上部分段少量出礦，下部分段集中出礦，底部鑿巖巷利用切割井切割拉槽爆破，從礦房一段逐步向另一端爆破，V型塹溝出礦，作為受礦巷；爆破時利用分段毫秒延時起爆，同時在各條進路眉線口提前加固支護；每個礦房布置4條出礦進路和一條鑿巖巷，形成裝礦底部結(jié)構，回采出礦時鑿巖巷聯(lián)合出口進路五點出礦；礦房內(nèi)殘留礦石，利用遙控鏟運機出凈；礦房出礦結(jié)束后，進行尾砂膠結(jié)充填；進入下一采充循環(huán)。
2.如權利要求1所述的一種無底柱分段菱形礦房嗣后充填采礦法，其特征在于:首先通過巖石礦巖力學性質(zhì)進行礦體回采模型數(shù)值模擬計算，確定回采礦房的長度和允許暴露的最大頂板面積，劃分出各個回采礦塊和間柱的位置，在礦塊內(nèi)布置采準工程；根據(jù)礦體傾角和分段高度劃分分段高度，分段高度為12m，首先布置分段鑿巖平巷(5)的位置，第一分段布置一條分段鑿巖平巷，上面兩個分段布置兩條分段鑿巖平巷，其中靠上盤的分段鑿巖平巷作為菱形回采單元爆破時的輔助鑿巖和爆破分段；最下面兩個回采單元為菱形塊體，高24m，長25m，寬為20m，兩個菱形塊體布置了輔助分段鑿巖平巷；靠下盤一側(cè)的分段鑿巖平巷(5)的位置要布置在下盤夾石內(nèi)巖石穩(wěn)固地段，在距離其15-20m處平行布置分段裝礦聯(lián)絡巷(9)，作為出礦的聯(lián)絡通道，用出礦進路(6)聯(lián)通分段鑿巖平巷(5)和分段裝礦聯(lián)絡巷(9)，出礦進路間距為7.5m，每個礦塊50m長大約布置7_8條出礦進路，分為兩個礦房進行回采；在回采單元的上下兩個分段中分段鑿巖平巷(5)位置布置切割天井(8)，作為爆破拉槽的自由面，在切割天井周圍扇形布置中深炮孔(10)，上下分段鑿巖巷利用切割天井(8)切割拉槽爆破，從礦房一段逐步向另一端爆破，上分段的分段鑿巖平巷爆破要超前下分段的分段鑿巖平巷爆破6-8m ;邊孔角度一般控制在54-58°之間，爆破后形成V型塹溝出礦，作為受礦巷，底部結(jié)構布置在菱形礦房的底部；設計兩個分段鑿巖、爆破，上部分段少量出礦，下部分段集中出礦，每個礦房布置4條出礦進路和一條分段鑿巖平巷，形成裝礦底部結(jié)構，回采出礦時分段鑿巖平巷聯(lián)合出口進路五點出礦，礦石用鏟運機在塹溝內(nèi)裝礦后經(jīng)分段裝礦聯(lián)絡道(9)和分段采場聯(lián)絡道(4)鏟運至順路溜井(12)內(nèi)，運輸中段使用有軌機車運輸方式，礦車經(jīng)沿脈運輸巷(I)和穿脈運輸巷(2)進入穿脈內(nèi)順路溜井下部裝礦，裝礦完畢后從中段上盤運輸巷把礦石運至中段卸載站進行卸礦；礦房內(nèi)殘留礦石，利用遙控鏟運機出凈；礦房出礦結(jié)束后，進行尾砂膠結(jié)充填，充填體強度達到3MPa，進入下一采充循環(huán)。
3.如權利要求1所述的一種無底柱分段菱形礦房嗣后充填采礦法，其特征在于:所述的鑿巖采用中深孔施工，炮孔排距1.4-1.5m,孔底距2.2-2.4m,炸藥單耗控制在0.5千克/噸左右；塹溝采用上向扇形中深孔依次形 成。
【文檔編號】E21F15/00GK103527200SQ201310510174
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月25日 優(yōu)先權日:2013年10月25日
【發(fā)明者】邊振輝, 周映輝, 張宗, 呂書平, 劉海生, 李文華, 楊繼鋒, 白樹龍, 沙泉, 范新建, 張玲飛, 翟琢, 賈永報, 董增順, 張有發(fā), 常偉, 王賀 申請人:河北省礬山磷礦有限公司